Ответы в самом низу встроенного документа
Самостоятельная работа ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ. ЗАКОН ПАСКАЛЯ* Начальный уровень 1. В каком состоянии вещество передает оказываемое на него давление только по направлению действия силы? Выберите правильное утверждение. A. Только в газообразном. Б. Только в жидком. B. Только в твердом. 2. В закрытом стальном баллоне находится сжатый воздух. Выберите правильное утверждение. A. Если выпустить из баллона часть воздуха, давление в нем не изменится. Б. Если нагреть баллон, давление воздуха в нем уменьшится. B. Давление воздуха в баллоне обусловлено ударами его молекул о стенки баллона. 3. Космонавт вышел в открытый космос из орбитальной станции. Выберите правильное утверждение. A. Вследствие охлаждения давление воздуха в скафандре космонавта увеличилось. Б. В открытом космосе скафандр космонавта несколько раздулся. B. В состоянии невесомости давление воздуха в скафандре равно нулю. Если не указано, то давление атмосферы не учиты вайте. 93 4. В цилиндре с газом посредине находится подвижный пор шень (см. рисунок). Выберите правильное утверждение. A. Давление газа справа от поршня больше. Б. Давление газа слева от поршня больше. B. Давление газа слева и справа от поршня одинаково. 5. На рисунке изображена морская подводная пещера и три дельфина. Выберите правильное утверждение. A. В точках А и Б давление воды на дельфинов оди наково. Б. Наименьшее давление воды — в точке С. B. Наибольшее давление воды — в точке А. 6. В сообщающиеся сосуды (см. рисунок) налили воду. Вы берите правильное утверждение. А Б A. Уровень воды в сосудах А и Б одинаков. Б. Давление воды на дно сосуда Б больше, чем на дно сосуда А. B. Масса воды в сосудах А и Б одинакова. 94 Средний уровень 1. Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 25 см? 2. При какой глубине заполненной водой скважины давление воды на дно равно 200 кПа? 3. Под каким давлением находится дно сосуда (см. рисунок), если в сосуд налит керосин? 1,5 м 0,5 м |; 4. На какой глубине давление воды в море равно 412 кПа? 5. Цистерна, наполненная нефтью, имеет глубину 4 м. Опре делите давление на дно цистерны. 6. Высота аквариума 40 см. Какое давление оказывает вода на дно аквариума, если он заполнен доверху? Достаточный уровень 1. а) Из баллона выпустили половину газа. Как изменилось давление газа в баллоне? б) Плоскодонная баржа получила пробоину в днище пло щадью 200 см2. С какой силой надо прижимать пластырь, которым заделывают пробоину, чтобы выдержать напор воды на глубине 2 м? 2. а) В каком случае давление на дно бака больше — когда он заполнен керосином, бензином или спиртом? Почему? б) Длина аквариума 40 см, ширина 20 см, высота 30 см. С какой силой вода оказывает давление на дно аквариума? 3. а) Используя закон Паскаля, объясните, почему зубную пасту легко выдавить из тюбика. б) Определите глубину погружения батискафа в море, если на его иллюминатор площадью 0,12 м2 морская вода давит с силой 1,9 МН. 95 4. а) Река Нева соединена с большим количеством каналов. Почему возникает опасность выхода из берегов воды в этих каналах при поднятии уровня воды в Неве? б) На сколько увеличится давление на дно мензурки, если долить в нее 60 г воды? Площадь дна мензурки рав на 12 см2. 5. а) Изменится ли давление воды на дно ведра, если в воду опустить мяч? Ведро было наполнено водой наполовину, б) В цилиндрическом сосуде под слоем керосина находит ся 15-сантиметровый слой воды. Объем керосина в три раза превышает объем воды. Каково давление на дно? 6. а) Можно ли в сосуд А налить воды до верхней кромки? Ответ поясните. А б) На какой глубине движется подводная лодка в море, если на крышку выходного люка, имеющего площадь 3000 см2, морская вода давит с силой 618 кН? Высокий уровень 1. а) Два сосуда одинаковой формы и размеров установле ны так, как показано на рисунке. Что можно сказать: а) о массах воды в сосудах; б) о давлении на дно сосудов; в) о силах давления на дно сосудов? а в 96 б) В сосуде находится один над другим три слоя не- смешивающихся жидкостей: воды, керосина и ртути. Высота каждого слоя 5 см. Сделайте пояснительный ри сунок и укажите на нем порядок расположения слоев. Определите давление жидкостей на дно сосуда и на глу бине 7,5 см. 2. а) Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выка чивании воздуха из-под колокола пробка может вылететь (см. рисунок)? к насосу б) Кубик с длиной ребра 10 см погружен в воду так, что его нижняя грань находится на глубине 25 см. С какой силой вода давит на нижнюю грань? 3. а) Будет ли гидравлический пресс работать на Луне? Если да, то будет ли какое-то различие в его работе на Луне по сравнению с работой на Земле? б) В левое колено U-образной трубки с водой долили слой керосина высотой 20 см. На сколько поднимется уровень воды в правом колене? 4. а) Сосуды имеют одинаковые площади дна. Что можно сказать: а) о массах воды в сосудах; б) о давлении на дно сосудов; в) о силах давления на дно сосудов? а Ш б шшяшл 97 б) Малый поршень гидравлического пресса площадью 2 см2 под действием внешней силы опустился на 16 см. Площадь большего поршня 8 см2. Определите вес груза, поднятого поршнем, если на малый поршень действовала сила 200 Н. На какую высоту был поднят груз? 5. а) Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости? б) Со дна аквариума убрали камень массой 780 г. В ре зультате давление на дно сосуда уменьшилось на 50 Па. Какова плотность камня, если известно, что длина ак вариума 30 см, а ширина 20 см? Камень был погружен в воду полностью. 6. а) Что вы можете сказать о величине давления и силах давления на дно сосуда во всех трех отсеках, изображен ных на рисунке? I II III б) В цилиндрических сообщающихся сосудах находится вода. Площадь поперечного сечения широкого сосуда в 4 раза больше площади поперечного сечения узкого со суда. В узкий сосуд наливают керосин, который образует столб высотой 20 см. На сколько повысится уровень воды в широком сосуде и на сколько опустится в узком?
Самостоятельная работа АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ* Начальный уровень 1. Барометр показал давление воздуха 760 мм рт. ст. Вы берите правильное утверждение. A. Если поднять барометр на крышу высотного здания, показание барометра увеличится. Б. Показание барометра изменяется в зависимости от погоды. B. Если опустить барометр в подвал здания, показание барометра уменьшится. 2. На рисунке показан ртутный барометр. Выберите правиль ное утверждение. А. Цена деления шкалы барометра 80е-; 200 мм рт. ст. во Н Б. Над ртутью в трубке нет воздуха. 40 7 В. Барометр показывает атмосферное 20- давление, равное 600 мм рт. ст. 3. С помощью барометра в классе измеряют давление воздуха. Выберите правильное утверждение. А. Воздух давит на крышку парты, но не давит на стены. Нормальное атмосферное давление на уровне моря 760 мм. рт. ст., или 100 кПа 99 Б. На верхнем этаже здания школы давление больше, чем на нижнем. В. Силы давления воздуха на крышку парты сверху и снизу практически одинаковы. 4. На рисунке показана верхняя часть трубки ртутного ба рометра. Выберите правильное утверждение. см 78- 76-j 74 “ 72- A. Показание барометра меньше 780 мм рт. ст. Б. Если поднять барометр на крышу высотного здания, высота столба ртути увеличится. B. Цена деления барометра 1 мм рт. ст. 5. Житель высотного здания измерил давление воздуха на крыше, в подвале и у входа в здание и записал следующие данные: 760 мм рт. ст., 750 мм. рт. ст., 730 мм рт. ст. Выберите правильное утверждение. A. Давление на крыше здания 730 мм рт. ст. Б. Давление в подвале здания 750 мм. рт. ст. B. Давление в подвале меньше, чем у входа в здание. 6. На рисунках показаны открытые жидкостные манометры, соединенные с сосудами. Выберите правильное утверждение. А. В сосуде А давление газа больше атмосферного давления. Б. В сосуде Б давление газа равно атмосферному давлению. 100 В. В сосуде В давление газа меньше атмосферного давления. Средний уровень 1. В горах атмосферное давление равно 80 кПа. На какую высоту поднимется там ртуть в ртутном барометре? 2. Высоко в горах атмосферное давление равно 0,6 • 105 Па. Какой будет высота столбика ртути ртутного барометра на этой горе? 3. Определите, с какой силой давит воздух на крышу дома длиной 50 м и шириной 10 м, принимая атмосферное давление равным 105 Па. 4. На вершине горы высота ртутного столбика в ртутном барометре равна 50 см. Определите атмосферное давление на этой горе (ответ выразите в килопаскалях). 5. С какой силой давит атмосфера на крышку парты раз мерами 120 см ■ 60 см? Примите атмосферное давление равным 105 Па. 6. На дне шахты высота ртутного столбика в ртутном ба рометре равна 80 см. Найдите давление воздуха в шахте (ответ выразите в килопаскалях). Достаточный уровень 1. а) Почему не выливается вода из опрокинутой вверх дном бутылки, если горлышко ее погружено в воду (см. рису нок)? б) На какой глубине в пруду давление в два раза больше атмосферного? 101 2. а) Если откачать насосом воздух из жестяной банки, она сплющивается. Почему? б) Лучшие ныряльщики могут без акваланга погружать ся на глубину 100 м. Во сколько раз давление на такой глубине превышает нормальное атмосферное давление? 3. а) При консервации овощи и фрукты, заложенные в банки и залитые кипящим рассолом, плотно закрывают крыш ками (см. рисунок). Почему после охлаждения крышки часто прогибаются внутрь? б) Ныряльщик оказался в озере на глубине, где давление превышает в 2,5 раза нормальное атмосферное давление. На какой глубине оказался ныряльщик? 4. а) Почему приходится прикладывать огромные усилия, вытаскивая ногу, увязшую в глине или топком болотистом грунте? Почему парнокопытные животные не испытыва ют трудностей, передвигаясь по болотистой местности? б) На какую максимальную высоту можно поднять воду с помощью поршневого насоса без клапанов? 5. а) Почему, когда мы втягиваем ртом сок через соломинку, сок поднимается вверх? 102 б) При нормальном атмосферном давлении вода за пор шнем всасывающего насоса поднимается не более чем на 10 м. На какую высоту при всех равных условиях подни мется за поршнем нефть? 6. а) Почему трудно пить сырое яйцо, если в нем есть толь ко одно отверстие? Какую роль будет играть атмосфер ное давление, если в яйце сделать еще одно отверстие? б) Определите давление газа в баллоне (см. рисунок) при нормальном внешнем атмосферном давлении. В маномет ре находится ртуть, h = 200 мм. Высокий уровень 1. а) Можно ли для опыта Торричелли воспользоваться труб ками, изображенными на рисунке? Длина самой короткой из них 1 м. б) На какую высоту поднялся стратостат, если в ходе подъема* показание находящегося на нем барометра уменьшилось от 760 мм рт. ст. до 95 мм рт. ст.? 2. а) Какой жидкостный барометр более точный — напол ненный ртутью, водой или спиртом? Почему? На больших высотах давление воздуха уменьшается примерно в два раза при подъеме на каждые 5,5 км. 103 б) На какую наибольшую высоту можно поднять воду при помощи насоса, показанного на рисунке, действуя на поршень площадью 120 см2 силой 590 Н? 3. а) Как при помощи шланга налить бензин из бочки в ведро (см. рисунок)? Какова при этом роль атмосферного давле ния? б) Определите величину атмосферного давления на вы соте 12-го этажа (высота каждого этажа 3 м), если на поверхности земли давление 750 мм рт. ст. 4. а) Объясните на основе законов физики: а) действие меди цинских банок; б) действие приспособлений для набирания чернил в авторучку. б) В шахте установлен водяной барометр. Какова высота водяного столба в нем, если атмосферное давление в шах те равно 810 мм рт. ст.? 5. а) Почему и при каких условиях пере ливается жидкость по трубке в нижний сосуд (см. рисунок)? Где на практике при меняют такое приспособление (сифон)? б) Космические аппараты «Викинг» и «Марс» совершали посадки на поверхность планеты Марс. При этом было обнаружено, что атмосферное давление там равно 700 Па. 104 Во сколько раз это меньше нормального атмосферно го давления на поверхности Земли? Определите высоту ртутного столба в ртутном барометре, если его поместить на поверхность Марса. 6. а) Вода, налитая в воронку, плотно вставленную в гор лышко колбы, не проходит внутрь колбы (см. рисунок). Почему? Как на практике пользуются воронкой? б) Какова сила трения, действующая на пробку, если она удерживает в сосуде воздух, давление которого больше атмосферного на 25 кПа? Площадь поперечного сечения пробки 2 см2.
Самостоятельная работа ЗАКОН АРХИМЕДА. УСЛОВИЕ ПЛАВАНИЯ ТЕЛ *12 Начальный уровень 1. На какое из двух одинаковых тел действует большая вы талкивающая сила (см. рисунок)? Выберите правильное утверждение. ШШ 1 2 ^ A. На первое тело. Б. На второе тело. B. На оба тела одинаковые. 2. Медный шарик, подвешенный к динамометру, погрузили сначала в воду, а затем в керосин (см. рисунок). Выберите правильное утверждение. вода керосин А. В керосине на шарик действует большая выталки вающая сила. Б. При погружении шарика в любую жидкость показание динамометра увеличивается. 106 В. В обоих случаях объем вытесненной жидкости одинаков. 3. В какой жидкости будет плавать парафиновая свечка? Выберите правильное утверждение. A. В керосине. Б. В бензине. B. В воде. 4. В воду погружены три одинаковых сплошных стальных шарика на нитях. Выберите правильное утверждение. A. На все три шарика действуют одинаковые вытал кивающие силы. Б. Если обрезать нити, шарики всплывут. B. Шарик в воде тяжелее, чем в воздухе. 5. Брошенные в сосуд с жидкостью сплошные шарики распо ложились, как показано на рисунке. Выберите правильное утверждение. A. Плотность первого шарика меньше плотности второго. Б. Плотность первого шарика равна плотности жидкости. B. Плотность второго шарика больше плотности жидкости. 107 6. В воду погружены три сплошных стальных шарика на нитях (см. рисунок). Выберите правильное утверждение. 2 A. Выталкивающая сила, действующая на каждый шарик, меньше веса вытесненной этим шариком воды. Б. Выталкивающая сила действует только на первый шарик. B. В случае обрыва нити любой из шариков утонет. 1. а) В какой воде и почему легче плавать — в морской или речной? Почему? б) Вычислите выталкивающую силу, действующую на гранитную глыбу, если она при полном погружении в воду вытесняет 0,8 м3 воды. 2. а) Первоклассник и десятиклассник нырнули в воду. Кого вода выталкивает сильнее? Почему? б) Тело массой 500 г при полном погружении вытесняет 600 см3 жидкости. Будет ли оно плавать в воде? в керо сине? 3. а) Яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой (см. рисунок). Почему? б) Определите объем куска алюминия, на который в ке росине действует выталкивающая сила, равная 12 Н. Средний уровень 108 4. а) Приведите примеры, которые подтверждают сущест вование выталкивающей силы, действующей на тела, погруженные в жидкость или газ. б) Какова плотность тела, если выталкивающая сила при полном погружении этого тела в воду превышает силу тяжести в два раза? 5. а) В сосуд с ртутью опустили железную гайку. Утонет ли гайка? Почему? б) При полном погружении в жидкость на тело объемом 5 дм3 действует выталкивающая сила 40 Н. Какой может быть эта жидкость? 6. а) Почему гвоздь в воде тонет, а тяжелая металлическая яхта нет (см. рисунки)? б) Плот площадью 6 м2 плывет по реке. После того как на него поместили груз, его погружение в воду увеличи лось на 15 см. Каков вес помещенного на плот груза? 7. а) Почему камень в воде легче поднимать, чем в воздухе? б) На сплошное тело массой 500 г, полностью погружен ное в воду, действует выталкивающая сила 2 Н. Какова плотность этого тела? 8. а) Одинаковая ли выталкивающая сила действует на во долаза при погружении его на разную глубину? б) Судно, погруженное в пресную воду до ватерлинии, вытесняет 15000 м3 воды. Вес судна 50 МН. Чему равен вес груза? 109 Достаточный уровень 1. а) На какое из тел (1 или 2) действует большая выталкива ющая сила? Почему? б) Какую силу надо приложить к пробковому кубу с ребром 0,5 м, чтобы удержать его под водой? 2. а) В сосуде находятся три жидкости (см. рисунок), не смешивающиеся между собой. Где окажутся брошенные в сосуд золотое кольцо, свинцовая пуля, льдинка и пробка? керосин б) При погрузке на судно 400 т груза его осадка увеличи лась на 40 см. Определите площадь горизонтального сече ния судна. 3. а) Одинаковая ли выталкивающая сила действует на че ловека, находящегося в воде в разных положениях (см. рисунки)? ПО б) Груз объемом 500 см3 подвешен к динамометру, ко торый показывает 28 Н. Сколько покажет динамометр, если груз опустить в керосин? 4. а) В керосине и в воде плавают две одинаковые пробки. На какую из пробок действует большая выталкивающая сила? Почему? б) Масса плоскодонной баржи равна 90 т. Пройдет ли эта баржа речные перекаты глубиной 0,5 м, если площадь ее днища 150 м2? 5. а) Одинаковая ли выталкивающая сила действует на оба тела, опущенные в воду (см. рисунок)? Поясните свой ответ. б) При взвешивании тела в воздухе динамометр показал 4,4 Н, а в воде — 1,6 Н. Определите объем тела. 6. а) Можно ли тушить горящий керосин, заливая его во дой? б) Тело при полном погружении в воду становится легче в 5 раз, чем в воздухе. Определите плотность этого тела. 7. а) На какой из шариков (1 или 2) действует большая вы талкивающая сила? Почему? б) Цинковый шар весит 3,6 Н в воздухе, а при погружении в воду — 2,8 Н. Сплошной этот шар или имеет полость? Если 111 не сплошной, то определите объем полости. Плотность цинка 7100 кг/м3. 8. а) Будет ли плавать в воде стеклянная бутылка, полно стью заполненная водой? б) Воздушный шар объемом 100 м3 наполнен водородом. Масса оболочки шара 10 кг. Груз какой массы может поднять этот шар? Высокий уровень 1. а) Два алюминиевых шарика имеют одинаковый объем, но один из них полый, а другой — сплошной. Можно ли, используя знания о выталкивающей силе, определить, какой из них полый, а какой сплошной? Как это сделать? б) Льдина объемом 15 дм3 плавает на поверхности озе ра. Определите объем надводной и подводной частей этой льдины. 2. а) В сосуде с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лед растает? б) Когда подвешенный к динамометру сплошной груз опускают в воду, динамометр показывает 34 Н, а когда груз опускают в керосин, показание динамометра — 38 Н. Каковы масса и плотность груза? 3. а) Почему подводным лодкам запрещается ложиться на дно, если оно песчаное или илистое? б) Шарик плавает в керосине так, как показано на ри сунке. Определите плотность шарика. 112 4. а) В сосуде с водой плавает кусок льда с вмерзшим в него стальным шариком. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает? б) Плотность жидкости в 4 раза больше плотности мате риала тела. Какая часть объема тела будет выступать над поверхностью, если тело поместить в жидкость? 5. а) Сплошные шары — алюминиевый и стальной — урав новешены на рычаге. Нарушится ли равновесие, если оба шара погрузить в воду? Рассмотрите случаи: 1) когда шары имеют одинаковую массу; 2) когда шары имеют одинаковый объем. б) Кусок парафина в форме параллелепипеда толщиной 5 см плавает в воде. На сколько он выступает над водой? 6. а) В сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырек воздуха. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает? б) Какую долю объема стеклянного шарика должна зани мать внутренняя полость, чтобы шарик плавал в воде? 7. а) Стакан плавает в сосуде с водой. Изменится ли уровень воды в сосуде, если, наклонив стакан, зачерпнуть им из сосуда немного воды и пустить стакан снова плавать? б) Сколько сосновых бревен потребуется для изготовле ния плота грузоподъемностью 600 кг? Длина каждого бревна равна 5 м, а площадь поперечного сечения 2 дм2. 8. а) В сосуде с водой плавает кусок льда, к которому при мерзла пробка. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает? 113 б) Некоторое тело, изготовленное в форме цилиндра, плавает в воде так, как показано на рисунке. Определите плотность этого тела. Домашние экспериментальные задания Средний уровень 1. Определите давление собственного тела на пол. Массу тела измерьте с помощью напольных весов, а площадь подошвы обуви — с помощью миллиметровки или бумаги в клетку. Попробуйте сравнить полученный результат с давлением, оказываемым вами при ходьбе. 2. Определите давление стула на пол. Массу стула измерьте с помощью бытовых весов, а площадь ножки стула — с помощью линейки с миллиметровыми делениями. 3. Определите давление на снег, когда вы стоите на лыжах. Площадь поверхности лыж измерьте с помощью сан тиметровой ленты, а массу лыж и собственного тела — с помощью напольных весов. 4. С помощью соломинки и мыльного раствора получите мыльный пузырь. Объясните, почему мыльный пузырь, отделенный от раствора, имеет шарообразную форму. 5. Проколите целлофановый пакет иглой, после этого напол ните пакет водой. Продемонстрируйте явления, в которых проявлялся бы закон Паскаля. 6. На боковой стенке высокой банки из-под кофе пробейте гвоздем отверстия на высоте 3 см; 6 см; 9 см. Поместите банку в раковину под водопроводный кран, открытый так, чтобы объем поступающей в банку воды и вытекающей из нее был одинаков. Проследите за струйками воды, вытека 114 ющими из отверстий банки. Сделайте рисунок и объясните наблюдаемые явления. 7. Возьмите длинную резиновую трубку с прозрачными на конечниками и проверьте горизонтальность проведенной на стене прямой линии. 8. Сорвите с ветки листик, приложите его ко рту и втяните воздух. Лист лопнет. Объясните, почему лопнул лист. 9. Попробуйте обнаружить наличие выталкивающей силы, если в вашем распоряжении имеются тонкий резиновый шнур, картофелина и сосуд с водой. Ю.Придумайте опыты, с помощью которых можно показать, что на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила. 11. Имея динамометр, стакан с водой и металлический брусок, проверьте, зависит ли выталкивающая сила при полном погружении тела в воду от положения бруска в жидкости (горизонтальное, вертикальное, наклонное). 12. Используя динамометр и кусок пластилина, проверьте, зависит ли величина выталкивающей силы от формы погруженного в жидкость тела при постоянном его объеме. 13. С помощью мерной кружки с водой определите выталки вающую силу, действующую на картофелину при полном ее погружении в воду. 14. Как экспериментально определить плотность тела, объем которого трудно установить путем измерения линейных размеров? 15. С помощью динамометра определите выталкивающую силу при погружении данного тела в воду. Чему будет равна выталкивающая сила при погружении этого тела в керосин? Ответ проверьте на опыте. 16. Налейте на дно стакана или банки немного керосина. Аккуратно подожгите керосин. Попробуйте потушить горящий керосин, заливая его водой. Обоснуйте, почему так нельзя потушить горящий керосин. 17. Как узнать, больше или меньше плотность данного тела, чем плотность воды, имея стакан с водой? Экспериментально подтвердите ваш ответ. 115 18.Налейте в ванну воды и опустите в нее бутылку, довер ху заполненную водой. Выясните, утонет ли бутылка. Объясните полученный результат. Достаточный уровень 1. Оцените, какое давление вы можете оказать ладонью, пальцем? отверткой? шилом? Произведите самостоятельно необходимые измерения. 2. Какой гранью надо положить кирпич (или прямоуголь ный брусок) на горизонтальную поверхность стола, чтобы давление его на стол было наименьшим? наибольшим? Определите эти давления с помощью линейки. 3. Вынесите из теплой комнаты на мороз хорошо накачанный волейбольный мяч. Что вам придется сделать — подкачи вать мяч или выпускать из него часть воздуха? Почему? 4. Надуйте немного воздуха в воздушный шарик и завяжите его. Сожмите шарик в каком-либо месте. Что произойдет с остальной частью шарика? Почему? Объясните. 5. Какую форму примет детский резиновый шар, если в него накачать воздух? если в него налить воды? Ответ обоснуйте и подтвердите на опыте. 6. Возьмите пустой пакет из-под молока со срезанным углом. Втяните в себя воздух из него через срез. Что происходит при этом с пакетом? Почему? 7. Возьмите дома медицинскую грелку и бутылку. Наполните их водой. Сравните, как выливается вода из грелки и бутылки. Выясните, почему при выливании воды из ме дицинской грелки не слышно такого «булькания», как при выливании воды из стеклянной бутылки? 8. Попробуйте дома поставить своему папе медицинскую банку. (Медицинскую банку, перед тем как поставить больному, прогревают пламенем.) Объясните, почему после этого она «присасываются» к телу вашего папы. 9. С помощью линейки определите давление керосина на дно стакана. Изменится ли и как давление на дно данно го стакана, если вместо керосина в него налить такой же объем воды? спирта? молока? Определите эти давления. 116 Ю.Определите давление воды на дно стакана с помощью ли нейки. Растворите в этом стакане 50 г поваренной соли. Как изменилось при этом давление? Почему? Попробуйте определить давление раствора соли на дно в этом случае. 11. Погрузите стакан в воду, переверните его под водой вверх дном и затем медленно вытаскивайте из воды. Почему вода не выливается из стакана, пока его края находятся под водой? 12. Придумайте опыты, с помощью которых можно выяснить, от каких величин зависит выталкивающая сила. 13. Придумайте опыты, с помощью которых можно доказать, что выталкивающая сила равна весу жидкости, вытеснен ной этим телом. 14.0пустите сырую картофелину в стеклянную банку с пресной водой. Почему она тонет? Как будет вести себя картофе лина, если в воду насыпать соль? Медленно высыпая соль и размешивая воду, добейтесь того, чтобы картофелина могла плавать в толще воды, будучи полностью в нее пог руженной. Какой должна быть плотность соленой воды, чтобы это было возможным? 15. Возьмите два деревянных кубика различной плотности. Как узнать, у какого из кубиков плотность больше, имея стакан с водой? Опытным путем выясните, примерно во сколько раз больше. 16. Бросьте в воду кусочек пластилина. Пластилин утонет. Добейтесь того, чтобы этот пластилин плавал на поверх ности воды, частично погрузившись в нее. Объясните, почему один и тот же кусочек пластилина в одном случае тонет, а в другом плавает. 17. Налейте в стакан с керосином воды. Выясните, как рас положатся относительно друг друга данные жидкости? Объясните, почему. 18. Из куска доски изготовьте модель плота грузоподъемностью 3 Н. Для этого рассчитайте размеры плота, чтобы он не затонул. (Рассчитав объем плота, нетрудно подобрать и его линейные размеры.) Экспериментально проверьте ваши расчеты. 117 19. Налейте в стакан сильно газированную воду. Бросьте в нее виноградинку. Проследите за движением виноградинки (она будет периодически тонуть и всплывать). Объясните ваши наблюдения. 20. Придумайте способ градуирования динамометра, основан ный на использовании выталкивающей силы. Высокий уровень 1. Исследуйте следующую задачу: вам нужно вбить гвоздь в деревянный брусок. От чего зависит глубина, на которую гвоздь войдет в дерево за один удар молотка: а) только ли от силы удара; б) только ли от площади острия гвоздя; в) только ли от твердости дерева? Проверьте на опыте. Сделайте выводы. 2. Попробуйте удалить вмятину на шарике для игры в на стольный теннис. Что вам для этого придется делать? Почему? 3. Сильно сожмите резиновый мяч руками. Изменились ли при этом масса, вес, объем, плотность и давление воздуха в нем? Если изменились, то как? 4. На несколько часов поместите пустую бутылку в холо дильник. Затем, достав бутылку из холодильника, держа ее в руках, опустите горлышком вниз в воду. При этом вы можете заметить, что из бутылки будут выходить пу зырьки воздуха. Объясните наблюдаемое явление. 5. Опустите палец в стакан с водой, не касаясь дна стакана. Проверьте, изменится ли при этом сила давления воды на дно. Если изменится, то как? Рассмотрите два случая: а) стакан наполнен водой не доверху; б) стакан наполнен водой доверху. 6. Опустите в кастрюлю с водой мяч. Проверьте, изменится ли давление воды на дно кастрюли. А если опустить камень? Рассмотрите два случая: а) кастрюля наполнена водой не доверху; б) кастрюля наполнена водой доверху. 7. Наполните стакан водой, накройте листом бумаги и, под держивая лист рукой, быстро переверните стакан вверх 118 дном. Если теперь руку отнять от бумаги, то вода из ста кана не выльется. Бумага останется как бы приклеенной к краям стакана. Почему? Объясните. 8. Возьмите кусочек пластилина и поместите его в пробирку. Пусть пробирка с кусочком пластилина плавает в воде. Проверьте, изменится ли (и как) глубина ее погружения, если этот кусочек пластилина приклеить ко дну пробирки снаружи. Объясните свои наблюдения. 9. Опустите в сосуд с водой льдинку. Отметьте с помощью химического карандаша (или липкой ленты) уровень воды в сосуде. Выясните, изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед полностью растает. Объясните ваши наблюде ния. 10. В морозильной камере холодильника заморозьте воду, в которую погружен стальной шарик. Опустите в сосуд с водой льдинку с вмерзшим в нее стальным шариком. Отметьте с помощью химического карандаша (или лип кой ленты) уровень воды в сосуде. Выясните, изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед полностью растает. Объясните ваши наблюдения. 11. Попробуйте в морозильной камере холодильника получить льдинку, в которой образовался пузырек воздуха. Опустите в сосуд с водой льдинку, в которой находится пузырек воздуха. Отметьте с помощью химического карандаша (или липкой ленты) уровень воды в сосуде. Выясните, изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед полностью растает. Объясните ваши наблюдения. 12. В морозильной камере холодильника заморозьте воду, в которую положите кусочек пробки. Опустите в сосуд с водой льдинку с вмерзшей в нее пробкой. Отметьте с помощью химического карандаша (или липкой ленты) уровень воды в сосуде. Выясните, изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед полностью растает. Объясните ваши наблюдения. 13. Возьмите ведро с водой и опустите в него пустую медную кастрюлю. Пусть на поверхности воды в ведре плавает 119 пустая медная кастрюля. Отметьте с помощью химиче ского карандаша (или липкой ленты) уровень воды в ведре. Изменится ли уровень воды в ведре, если кастрюля уто нет? 14. Попробуйте с помощью морозильной камеры «изготовить» плоскую льдинку. Измерьте быстренько ее толщину h. Определите, какая часть этой льдинки (Ah) будет нахо диться над поверхностью воды. Проверьте ваш расчет экспериментально. 15. Используя только линейку, найдите плотность дерева, из которого изготовлена палочка, плавающая в узком цилиндрическом сосуде. 16.0пустите в сосуд с водой брусок изо льда. Выясните, как изменится глубина погружения бруска в воду, если поверх воды налить керосин. Объясните ваши наблюдения.
Самостоятельная работа МОМЕНТ СИЛЫ. РЫЧАГ И БЛОК Начальный уровень 1. На рисунке изображен рычаг, находящийся в равновесии. Выберите правильное утверждение. _ 1 10 СМ !* = 40 см А F, Т A. Момент силы Е, в 4 раза больше момента силы F2. Б. Момент силы F0 равен моменту силы Fr B. Модуль силы F2 равен модулю силы F . 2. Выберите правильное утверждение. Неподвижный блок... A. не дает возможность изменять направление действия силы. Б. может дать выигрыш в силе. B. не дает выигрыша в силе. 3. Выберите правильное утверждение. Подвижный блок... A. не дает выигрыша в силе. Б. может дать выигрыш в силе в 2 раза. B. может дать выигрыш в силе в 4 раза. 4. На рисунке изображен рычаг, находящийся в равновесии. Выберите правильное утверждение. 122 A. Момент силы, действующей на груз 1, в 9 раз больше момента силы, действующей на груз 2. Б. Этот рычаг дает выигрыш в силе в 2 раза. B. Этот рычаг дает выигрыш в силе в 9 раз. 5. С помощью каната поднимают вверх груз весом Р (см. рисунок). Выберите правильное утверждение. A. К свободному концу каната А нужно приложить силу, равную весу тела Р. Б. К свободному концу каната А нужно приложить силу, равную 0,5Р. B. Данная система не дает выигрыша в силе. 6. В каком направлении (см. рисунок) надо тянуть свобод ный конец веревки, чтобы она была натянута меньше? Выберите правильное утверждение. А. В направлении 1. 123 Б. В направлении 2 или 3. В. Направление не имеет значения. Средний уровень 1. Плечи рычага равны 25 см и 35 см. Меньшая из двух вер тикальных сил, действующих на рычаг, равна 35 Н. Чему равна вторая сила, если рычаг находится в равновесии? 2. К концам рычага, находящегося в равновесии, приложены вертикальные силы 25 Н и 15 Н. Длинное плечо рычага равно 15 см. Какова длина короткого плеча? 3. При помощи подвижного блока рабочий поднимает на высоту 4 м груз весом 600 Н. С какой силой он тянет за веревку? Какой длины конец веревки он при этом вытя нет? 4. Для резания ткани и бумаги применяют ножницы с ко роткими ручками и длинными лезвиями. Определите силу резания, если сила, приложенная к ручкам ножниц, равна 30 Н, а длина плеч 8 и 10 см. 5. При помощи кусачек перекусывают проволоку. Рука сжи мает кусачки с силой 90 Н. Расстояние от оси вращения кусачек до проволоки 3 см, а до точки приложения силы руки — 18 см. Определите силу, действующую на прово локу. 6. При равновесии рычага на его большее плечо, равное 60 см, действует сила 40 Н, на меньшее — 120 Н. Определите длину меньшего плеча. Достаточный уровень 1. На концы рычага действуют вертикальные силы 8 Н и 40 Н. Длина рычага 90 см. Где расположена точка опоры, если рычаг находится в равновесии? 2. Какой выигрыш в силе дает система, показанная на рисун ке? На какую высоту поднимется груз Р, если свободный конец каната вытянули вверх на 2 м? 124 3. Какую силу F надо приложить (см. рисунок), чтобы поднять груз весом 50 Н? На какую высоту поднимется груз, если вытянуть веревку на 24 см? 4. Длина рычага 1 м. Где должна находиться точка опоры, чтобы груз весом 5 Н, подвешенный на одном конце ры чага, уравновешивался грузом весом 20 Н, подвешенным ко второму концу рычага? 5. Определите вес груза, поднимаемого при помощи системы блоков (см. рисунок), если к свободному концу веревки приложена сила F = 50 Н. На какую высоту поднялся груз Р, если свободный конец каната опустился на 40 см? 6. На концы рычага действуют вертикальные силы 15 Н и 60 Н. Длина рычага 80 см. Где расположена точка опо ры, если рычаг находится в равновесии? 125 1. Стержень, на одном конце которого подвешен груз весом 120 Н, находится в равновесии в горизонтальном положе нии, если его подпереть на расстоянии 1/5 длины стержня от груза. Чему равен вес стержня? 2. К концам невесомого рычага подвешены грузы весом 2 Н и 12 Н. Расстояние от точки опоры до большего груза рав но 2 см. Определите длину рычага, если рычаг находится в равновесии. 3. На концы рычага действуют силы 25 Н и 150 Н. Расстояние от точки опоры до меньшей силы 21 см. Определите длину рычага, если он находится в равновесии. 4. Каков вес каждого из грузов, показанных на рисунке, если их общий вес равен 240 Н? Высокий уровень 5. На концы рычага действуют вертикальные силы 1 Н и 10 Н. На каком расстоянии от места приложения меньшей силы располагается точка опоры, если рычаг находится в рав новесии? Длина рычага 11м. 6. Каков вес каждого из грузов (см. рисунок), если один из них тяжелее другого на 160 Н? 126 Работа избавляет нас от трех великих зол: скуки, порока, нужды. Вольтер
Самостоятельная работа МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА. МОЩНОСТЬ Начальный уровень 1. Мальчик равномерно поднял ведро с водой на некоторую высоту. Выберите правильное утверждение. A. Совершенная мальчиком работа равна произведению веса ведра на высоту подъема. Б. Чем больше воды налито в ведро, тем меньше совершаемая мальчиком работа. B. Работа силы тяжести при поднятии ведра не зави сит от того, на какую высоту поднято ведро. 2. Мальчик в одном случае прошел 200 м, а в другом — про бежал такое же расстояние. Одинаковые ли мощности он развивал? Выберите правильное утверждение. A. Одинаковые. Б. В первом случае мощность больше. B. Во втором случае мощность больше. 3. В каком из перечисленных ниже случаев совершается механическая работа? Выберите правильное утверждение. A. Мяч падает с некоторой высоты. Б. Книга лежит на столе. B. Люстра висит под потолком. 4. Ведро воды из колодца мальчик равномерно поднял за 20 с, а девочка — за 30 с. Что можно сказать о мощнос ти, развиваемой при совершении этих работ? Выберите правильное утверждение. A. Мощность, развиваемая девочкой, больше. Б. Мощность, развиваемая мальчиком, больше. B. Мощности одинаковы. 127 5. Какая работа была совершена при поднятии груза массой 0,5 кг на высоту 4 м? Выберите правильное утвержде ние. A. 2 Дж. Б. 8 Дж. B. 20 Дж. 6. Какова мощность электродвигателя, который за 10 мин совершает работу 240 кДж? Выберите правильное утверж дение. A. 400 Вт. Б. 12 кВт. B. 24 кВт. Средний уровень 1. Определите работу, совершаемую при подъеме тела массой 4 кг на высоту 120 см. 2. Какую работу совершает двигатель мощностью 5 кВт за 0,5 ч? 3. Автокран, поднимая груз массой 1,5 т, совершил работу 22,5 кДж. На какую высоту поднят при этом груз? 4. Сколько времени должен работать двигатель мощностью 25 кВт, чтобы совершить работу 36000 кДж? 5. Под действием какой силы совершается работа 200 кДж на пути 0,8 км? 6. Какую среднюю мощность развивает человек, поднимаю щий ведро с водой массой 12 кг из колодца глубиной 20 м за 15 с? Достаточный уровень 1. а) Совершает ли ученик механическую работу, если он держит портфель в руке? б) Какую работу совершает экскаватор, поднимая ковшом грунт объемом 14 м3 на высоту 5 м? Плотность грунта 1400 кг/м3. 2. а) Два мальчика, имеющие разную массу, взбежали на перегонки по лестнице и поднялись на четвертый этаж школы одновременно. Одинаковую ли мощность развивали они при этом? 128 б) Вычислите мощность насоса, подающего ежеминутно 1300 л воды на высоту 24 м. 3. а) Тело бросили вертикально вверх. Совершает ли при этом работу сила тяжести? б) Тепловоз при скорости 54 км/ч развивает силу тяги 400 кН. Какая работа совершается по перемещению по езда в течение 1 мин? 4. а) Кто развивает большую мощность — медленно подни мающийся по лестнице человек или спортсмен такой же массы, совершающий прыжок с шестом? б) Сколько времени должен работать насос мощностью 50 кВт, чтобы из шахты глубиной 150 м откачать воду объ емом 200 м3? 5. а) Тело подвешено к пружине и нахо дится в равновесии. Совершает ли работу сила упругости, действующая на тело? сила тяжести? б) Лошадь тянет телегу, прилагая усилие 350 Н, и совер шает за 1 мин работу 42 кДж. С какой скоростью дви жется лошадь? 6. а) Одинаковую ли мощность развивают двигатели вагона трамвая, когда он движется с одинаковой скоростью без пассажиров и с пассажирами? б) С какой скоростью движется трактор, если он развива ет силу тяги 60 кН при мощности 60 кВт? 129 1. а) Может ли сила трения покоя совершить работу? Если может, приведите пример. б) Чтобы удалить гвоздь длиной 10 см из бревна, необхо димо приложить начальную силу 2 кН. Гвоздь вытащи ли из бревна. Какую при этом совершили механическую работу? Бревно имеет толщину больше 10 см. 2. а) Два одинаковых по размеру и конструкции корабля развивают разную мощность. С одинаковой ли скоростью будут двигаться эти корабли? б) Высота плотины гидроэлектростанции 12 м, мощность водяного потока 3 МВт. Найдите объем воды, падающей с плотины за 1 мин. 3. а) Из лука выстрелили стрелой под углом к горизонту. Стрела описала в полете параболу. Совершала ли сила тя жести работу, когда стрела: а) поднималась в точку наивыс шего подъема; б) опускалась вниз на землю? б) Лошадь равномерно везет сани массой 300 кг со скоростью 2 м/с. Какую долю от веса саней составляет сила трения, если за 1 ч работа по перемещению саней составляет 2,2 МДж? 4. а) Автомобиль въезжает на гору, сохраняя постоянной мощность двигателя. Почему при этом уменьшается ско рость его движения? б) Подъемный кран поднимает груз со скоростью 0,05 м/с. Груз какой массы может поднять этот кран, если мощ ность двигателя крана 1,5 кВт? 5. а) Тело движется с постоянной скоростью по горизонталь ной поверхности стола. Совершает ли при этом движении работу сила тяжести? б) Какую работу надо совершить, чтобы поднять со дна реки до поверхности воды камень массой 3 кг и объемом 1,2 дм3? Глубина реки 4 м. Сопротивлением воды можно пренебречь. 6. а) Почему при разгоне двигатель автомобиля развивает большую мощность, чем при равномерном движении? б) Подъемный кран поднял со дна озера глыбу массой 3 т и объемом 0,5 м3. Сколько времени длился подъем, если глубина озера 9 м, а кран развивал мощность 2,5 кВт?
Самостоятельная работа ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ Начальный уровень 1. Камень падает без начальной скорости. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Выберите правильное утверж дение. A. Потенциальная энергия камня увеличивается. Б. Кинетическая энергия камня уменьшается. B. Полная механическая энергия камня при падении не изменяется. 2. Какие из перечисленных ниже тел обладают потенциаль ной энергией? Выберите правильное утверждение. A. Камень, лежащий на земле. Б. Растянутая пружина. B. Катящийся по футбольному полю мяч. 3. Какие из перечисленных тел обладают кинетической энер гией? Выберите правильное утверждение. A. Камень, поднятый над землей. Б. Спортивный лук с натянутой тетивой. B. Летящий самолет. 4. Мяч брошен вертикально вверх. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Выберите правильное утверждение. A. Кинетическая энергия мяча увеличивается. Б. Кинетическая энергия мяча переходит в потенциальную энергию. B. Полная механическая энергия мяча при движении вверх увеличивается. 5. От чего зависит потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту над землей? Выберите правильное утверждение. 131 A. От массы и скорости движения тела. Б. От высоты над поверхностью земли и массы тела. B. Только от скорости движения тела. 6. От чего зависит кинетическая энергия тела? Выберите правильное утверждение. A. Только от массы тела. Б. От массы и скорости движения тела. B. От высоты, на которой находится тело. Средний уровень 1. На какую высоту надо поднять тело массой 500 г, чтобы потенциальная энергия тела увеличилась на 30 Дж? 2. По горизонтальному столу скользит тело массой 200 г с пос тоянной скоростью 15 см/с. Чему равна его кинетическая энергия? 3. Какова масса тела, если при подъеме на высоту 5 м его потенциальная энергия увеличилась на 80 Дж? 4. Кинетическая энергия камешка при ударе о землю 2,5 мДж. Определите массу камешка, если в момент удара о землю его скорость достигла 50 см/с. 5. Какой потенциальной энергией обладает дождевая капля массой 10 мг на высоте 1,5 км? 6. Камень массой 500 г, падая со скалы, в момент удара о зем лю обладал кинетической энергией, равной 2,25 Дж. Опре делите скорость камня в момент удара. Достаточный уровень 1. а) В каких случаях, изображенных на рисунках, тела обладают кинетической энергией? Почему? 132 б) Тело массой 1 кг находится на высоте 2 м от поверх ности земли. На какой высоте следует расположить тело массой 0,5 кг, чтобы оно обладало такой же потенциаль ной энергией? 2. а) В каких случаях, изображенных на рисунках, тела обладают потенциальной энергией? Почему? б) На некотором участке пути потенциальная энергия свободно падающего шарика массой 40 г уменьшилась на 1,6 Дж. Как и на сколько изменилась при этом кинети ческая энергия шарика? 3. а) Обладает ли потенциальной энергией деревянный бру сок, погруженный в воду на некоторую глубину? б) Свинцовый и медный шарики одинакового объема под няли на одинаковую высоту. Для какого шарика измене ние потенциальной энергии больше? Во сколько раз? 4. а) За счет какой энергии поднимается вверх аэростат? б) Стрела вылетает из спортивного лука вертикально вверх со скоростью 60 м/с. На какую высоту поднимется стрела, если ее масса равна 200 г? На какую высоту под нимется стрела с вдвое большей массой? Сопротивлением воздуха можно пренебречь. 133 5. а) За счет какой энергии в воздухе дви жется парашютист (см. рисунок)? Какое при этом происходит превращение энер гии? б) Стальная деталь объемом 4 дм3 находится на высоте 2 м. Определите потенциальную энергию детали. 6. а) Спутник движется вокруг Земли по круговой орбите (см. рисунок). Совершает ли работу действующая на спут ник сила тяжести? б) Какую работу надо совершить, чтобы скорость поезда массой 800 т увеличилась от 36 до 54 км/ч? Высокий уровень 1. а) В какой точке траектории движения искусственного спутника (см. рисунок) его потенциальная энергия отно сительно Земли наибольшая? наименьшая? Что можно сказать о кинетической энергии спутника в этих точках? 134 б) Камень массой 400 кг бросают вертикально вверх с начальной скоростью 10 м/с. Какова начальная кинети ческая энергия камня? Какова потенциальная энергия камня на максимальной высоте? Какова максимальная высота подъема камня? Какой была скорость камня на половине максимальной высоты? Сопротивлением возду ха можно пренебречь. 2. а) Потенциальная энергия какого из двух однородных тел, изображенных на рисунке, больше? Почему? Укажите способы увеличения потенциальной энергии тел. Mg 102 б) Подъем груза массой 15 кг осуществляется под дей ствием постоянной силы, равной 200 Н и направленной вертикально вверх. Какой потенциальной энергией будет обладать груз на высоте 10 м? Какую работу совершит данная сила? Чему равна кинетическая энергия груза на этой высоте? 3. а) Какой из двух автомобилей, изображенных на рисун ках, должен иметь более мощные тормоза? Почему? б) Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 5 м/с. На какой высоте кинетическая энергия мяча станет рав ной его потенциальной энергии? 4. а) Когда автомобиль расходует больше горючего — при равномерном движении или при движении с остановками? Почему? 135 б) С какой скоростью надо бросить вниз мяч с высоты 20 м, чтобы он подпрыгнул на высоту вдвое большую? Потерями энергии можно пренебречь. 5. а) Если автомобиль до начала крутого подъема не успел разогнаться (см. рисунок), то ему будет сложно въехать на гору. Почему? б) Мальчик, подбрасывая мяч массой 500 г, приложил силу 20 Н на пути 1 м. Чему равна работа, произведен ная мальчиком? На сколько при этом увеличилась потен циальная энергия мяча? Чему равна кинетическая энер гия, приобретенная мячом? 6. а) Скорость сплавляемого по реке плота и скорость тече ния воды в реке одинаковы (см. рисунок). Что обладает большей кинетической энергией — вода объемом 1 м3 или древесина объемом 1 м3? б) Подбрасывая камень массой 1 кг, мальчик приложил силу 40 Н на пути 0,5 м. На какую высоту поднялся ка мень после отрыва от ладони?